• 제목/요약/키워드: Reforming efficiency

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부탄 개질기 운전조건에 따른 SOFC 시스템 효율에 대한 연구 (Parametric Study of SOFC System Efficiency Under Operation Conditions of Butane Reformer)

  • 김선영;백승환;배규종;배중면
    • 대한기계학회논문집B
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    • 제34권4호
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    • pp.341-347
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    • 2010
  • 본 연구에서는 부탄 개질기 운전조건에 따른 SOFC 시스템 효율을 모델링을 통해 분석하였다. SOFC 시스템은 크게 개질기, SOFC, 폐열 회수 장치로 구성하였다. 탄화수소 개질 반응으로 선택한 수증기 개질 반응은 흡열반응인 데에 반해 SOFC 에서 일어나는 전기화학반응은 발열반응이다. 따라서 시스템의 열관리 방법에 따라 효율이 크게 달라진다. 세부적으로 수증기 개질 반응은 운전 온도에 따라 수증기 개질 반응과 예개질 반응으로 분류되는데, 해석 결과 예개질 반응을 적용한 SOFC 시스템의 경우 더 높은 효율을 나타내었다. 시스템의 효율은 SOFC 온도 유지를 위한 열량과 온수로 회수되는 열량에 따라 달라지는데, 예개질 반응을 적용할 경우, 열관리가 더욱 효율적이어서 높은 효율을 나타내는 것으로 분석되었다.

에틸렌글리콜의 수증기 개질반응을 이용한 수소제조에 대한 열역학적 평형 및 효율 분석 (Thermodynamic Equilibrium and Efficiency of Ethylene Glycol Steam Reforming for Hydrogen Production)

  • 김경숙;박찬현;전진우;조성열;이용걸
    • Korean Chemical Engineering Research
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    • 제47권2호
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    • pp.243-247
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    • 2009
  • 본 연구는 수소제조를 위한 에틸렌글리콜 수증기 개질반응에 대한 열역학적 특성 분석을 목적으로 한다. 이를 위하여 온도(300~1,600 K), 반응물 조성비(Steam/Carbon ratio=0.5~4.5), 압력(1~30 기압) 등의 다양한 반응조건을 변화시키면서 열역학적 평형조성 및 효율 등을 조사하였다. 주어진 조건하에서 흡열반응인 개질반응과 발열반응인 수성가스 전환반응 및 메탄화반응간 경쟁특성을 확인하였으며, 반응온도 400 K를 지나면서 수소발생이 관찰되어 500 K를 지나면서 급격한 발생량의 증가를 확인하였다. 반응물 가운데 수증기의 비율을 양론비(S/C=1.0) 이상으로 증가시킬 경우 수성가스 전환반응이 촉진되어 일산화탄소 저감 및 수소발생 증가 거동을 나타내었다. 결과적으로 열역학적 효율감소를 최소화 하면서 수소발생량을 극대화할 수 있는 조건은 반응온도 900 K 이상 및 수증기 대 탄소간 비율이 3.0 이내의 범위에 해당하는 것으로 판단된다.

물 가스 개질 고속선회 소각로에 관한 융합연구 (Convergent Study on the Hydro-Gas Reforming Cyclo-Incinerator)

  • 한두희
    • 한국융합학회논문지
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    • 제11권10호
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    • pp.231-236
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    • 2020
  • 물 개질반응 고속선회 소각로 시험 설비를 제작하였다. 개질 반응실과 연소실은 직접 연결이 되게 하였다. 소각로와 집진 장치는 일체형으로 만들어 2중 격벽식 공기 냉각 구조로 만들었다. 송풍기를 집진장치 내부에 내장하여 공간적으로 효율성을 향상시켰다. 집진부의 옆에 부착된 다수의 집진통을 이용하여 분진을 수거하여 백필터가 별도로 필요없는 축류 유동형 다단식 집진장치를 적용하였다. 배출되는 가스 중 다이옥신을 측정한 결과 기준치 이하의 결과를 얻었다. 배출가스와 중금속을 측정한 결과 환경기준치 이하의 결과를 얻었다.

연료전지시스템을 위한 탄화수소 및 알코올 연료의 수증기 개질 특성에 관한 열역학적 연구 (Thermodynamic Analysis on Steam Reforming of Hydrocarbons and Alcohols for Fuel Cell System)

  • 오진숙;이경진;김선희;오세진;임태우;김종수;박상균;김만응;김명환
    • Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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    • 제35권4호
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    • pp.388-396
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    • 2011
  • 온실가스 및 대기오염물질 배출 규제는 고효율 및 친환경에 적합한 새로운 선박용 동력장치의 필요성을 제기하고 있다. 최근 이와 같은 문제들을 근본적으로 해결하기 위한 지속가능한 방법으로서 연료전지를 선박의 동력발생장치로 도입하고자 하는 검토가 진행되고 있다. 본 논문은 선박용 연료전지시스템에 사용될 수 있는 최적의 연료를 파악하기 위하여 다양한 탄화수소계 및 알코올계 연료의 수증기 개질특성을 열역학적으로 검토하고 있다.

합성가스 생성을 위한 글라이딩 아크 플라즈마 개질기에서 프로판 개질 (Propane Reforming in Gliding Arc Plasma Reformer for SynGas Generation)

  • 양윤철;전영남
    • 대한기계학회논문집B
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    • 제33권11호
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    • pp.869-875
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    • 2009
  • The purpose of this paper is to investigate the optimal condition of the syngas production by reforming of propane using Gliding arc plasma reformer. The gliding arc plasma reformer in 3 phases has been newly designed and developed with a quick starting and fast response time. It can be applicable to the various types of fuels (Hydrocarbons $C_xH_y$), and it has a high conversion rate of fuels and high production of hydrogen. The parametric screening studies were carried out according to the changes of a steam feed amount i.e., steam/carbon ratio, total gas flow rate and input electric power. The optimum operating conditions were S/C ratio 2.8, total gas flow rate of 14 L/min and input electric power of 2.4 kW. The result of optimum operating conditions showed the 55 % $H_2$, 14 % CO, 15 % $CO_2$, 10 % $C_3H_8$ and 4 % $CH_4$. Also, $C_3H_8$ conversion, $H_2$ yield and $H_2$ selectivity were 90 %, 42 %, 15 %, respectively. The energy efficiency and specific energy requirements were 37 % and 334 kJ/mol respectively.

Investigation of Coke Formation in Dry Methane Reforming over Nickel-based Monolithic Catalysts

  • Pornruangsakun, Pongsakorn;Tungkamani, Sabaithip;Ratana, Tanakorn;Phongaksorn, Monrudee;Sornchamni, Thana
    • International Journal of Advanced Culture Technology
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    • 제3권1호
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    • pp.31-38
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    • 2015
  • Coking accumulations via dry methane reforming (DMR) over 10NAM monolithic catalyst and pelletized catalyst was investigated. 10NAM catalyst was synthesized and coated on a wall of monolithic reactor. Pelletized catalyst of 10NAM was also prepared for the comparison. Consequently, catalyst was characterized by BET, $H_2-TPR$ and $H_2-TPD$. The catalytic reaction was undergone at $600^{\circ}C$ under atmospheric pressure and $CH_4$ to $CO_2$ reactant ratio of 1:2. The coking formation over spent catalyst was then carried out in the hydrogen flow using temperature programmed technique (TPH). According to the results, DMR over 10NAM monolithic catalyst exhibits a minimized coking formation comparing to the use of pelletized catalyst. This could be attributed to a prominent heat transfer efficiency of the monolithic catalyst.

천연가스로부터 수소를 생산하기 위한 수증기 개질기의 작동조건과 형상에 대한 수치해석 연구 (Numerical Study on Operating Parameters and Shapes of a Steam Reformer for Hydrogen Production from Methane)

  • 박준근;이신구;임성광;배중면
    • 대한기계학회논문집B
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    • 제33권1호
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    • pp.60-68
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    • 2009
  • The steam reformer for hydrogen production from methane is studied by a numerical method. Langmuir- Hinshelwood model is incorporated for catalytic surface reactions, and the pseudo-homogeneous model is used to take into account local equilibrium phenomena between a catalyst and bulk gas. Dominant chemical reactions are Steam Reforming (SR) reaction, Water-Gas Shift (WGS) reaction, and Direct Steam Reforming (DSR) reaction. The numerical results are validated with experimental results at the same operating conditions. Using the validated code, parametric study has been numerically performed in view of the steam reformer performance. As increasing a wall temperature, the fuel conversion increases due to the high heat transfer rate. When Steam to Carbon Ratio (SCR) increases, the concentration of carbon monoxide decreases since WGS reaction becomes more active. When increasing Gas Hourly Space Velocity (GHSV), the fuel conversion decreases due to the heat transfer limitation and the low residence time. The reactor shape effects are also investigated. The length and radius of cylindrical reactors are changed at the same catalyst volume. The longer steam reformer is, the better steam reformer performs. However, system energy efficiency decreases due to the large pressure drop.

연료전지궤도차량의 동력시스템 (Power System of Fuel Cell Tram)

  • 장세기;목재균;임태훈
    • 한국철도학회:학술대회논문집
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    • 한국철도학회 2005년도 춘계학술대회 논문집
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    • pp.320-325
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    • 2005
  • Power of fuel cell tram is supplied by only fuel cell system or hybrid system of fuel cell and battery/super capacity. Fuel cell is operated by hydrogen, which is fed directly from hydrogen tank or by reforming gasoline or methanol into hydrogen. Power system is preferred with hybrid of fuel cell and battery/super capacity since it improves total energy efficiency through interaction of hybrid components and restores energy regenerated by braking. Also, power supply system by fuel cell hybrid should be designed to output optimum energy efficiency depending on driving mode of fuel cell tram.

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연료전지용 천연가스 자열개질기의 기초특성 연구 (Study on Basic Characteristics of Natural Gas Autothermal Reformer for Fuel Cell Applications)

  • 임성광;남석우;배중면
    • 대한기계학회논문집B
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    • 제30권9호
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    • pp.850-857
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    • 2006
  • Hydrogen production using current fueling facilities is essential for near-term applications of fuel cells. A preliminary process for developing a natural gas autothermal reforming (ATR) reactor for fuel cells is presented in this paper. A experimental reactor for methane ATR was constructed and used for characterization of Jin reactor. Temperature profiles of the reactor were observed, and reformed gas compositions were analyzed to evaluate efficiency, conversion and reaction heat with varying amounts of $O_2/CH_4$ at selected furnace temperature and $H_2O/CH_4$. The amount of $O_2/CH_4$ showed strong offsets on reactor temperature, efficiency and conversion indicating that $O_2/CH_4$ is a crucial operation condition. Operation conditions which result in thermal neutrality of ATR reactor system were determined for two cases of an ATR system based on the estimation of enthalpy difference between reactants of assumed inlet temperatures and the products from experimental results. The determined conditions for thermally neutral operations could be used for guidelines to design reformers and for determining the operation parameters of a self sustaining ATR reactor.

소형 가압형 연료전지/가스터빈 하이브리드 시스템의 성능 비교해석 (Comparative Performance Analysis of Small Pressurized Fuel Cell/Gas Turbine Hybrid Systems)

  • 박성구;유병준;김동섭;손정락;안국영
    • 대한기계학회논문집B
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    • 제32권9호
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    • pp.652-658
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    • 2008
  • Design performances of the fuel cell / gas turbine hybrid power generation systems based on two different fuel cells (PEMFC, SOFC) have been comparatively analyzed. In each system, the fuel cell operates at an elevated pressure corresponding to the compressed air pressure of the gas turbine. Both internally and externally reformed systems were analyzed for the SOFC hybrid system. Component design parameters of 10kW class small systems are assumed. For all hybrid systems, increasing the turbine inlet temperature increases the power portion of the gas turbine. With increasing the turbine inlet temperature, system efficiency decreases in the PEMFC system and the internally reformed SOFC system while that of the externally reformed SOFC system increases slightly. The internally reformed SOFC hybrid system is predicted to exhibit the best system efficiency.